基于fpa手指康复器的研究

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1、浙江工业大学硕士学位论文基于FPA的手指康复器研究姓名：吴銮申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：杨庆华201110浙江工qk大学硕士学位论文基于FPA弯曲关节的手指康复器研究摘要当今社会，由于车祸、骨折等意外事故或者是脑中风等疾病引起的肢体运动功能缺失及其并发症的发病率有逐年上升的趋势。手部外伤术后需要早期精心康复护理，另外，由于脑损伤造成的肢体偏瘫等患者手部运动功能的恢复训练，往往需要借助于器械对手指进行被动式的运动康复训练。目前手部康复器处于研发阶段，基本上都采用刚性的机械连杆机构和电机驱动方式，存在适用性、顺应性和安全性等方面的不足

2、，且功能比较简单。因此手指康复器的研究发展对患者的康复有着至关重要的作用与意义。本课题主要对基于FPA的弯曲关节的应用进行深入研究，根据人体手指外科解剖学原理，设计一种基于FPA的弯曲关节的符合人体手指运动机理的新型手指康复器结构。在此基础上引入肌电信号，利用肌电信号实现手指康复器进行控制。研究的主要内容是手指康复的结构设计，肌电信号的采集与分析，并在其基础上进行模式分类与康复器控制的规划。研究主要内容包括：1．简单介绍了FPA与基于FPA的弯曲关节的结构原理、数学模型及其特性曲线，并在其基础上，根据人体手指的运动机理与外科解剖学原理，设计手指康复

3、器。2．根据外科解剖学原理，了解手指运动时牵引的前臂相关肌肉。使用NoraxonMyotrace400表面肌电仪进行肌电信号采集实验，在前臂相关肌肉部位采集手指不同运动状态下的肌电信号。3．采用时域、频域、参数模型与时频方法对采集的肌电信号进行分析，寻找到适合的分析方法与明显的特征值。4．根据特征值的维数，设计相应的BP神经网络分类器，并对手指不同运动状态下的肌电信号进行分类。5．根据不同时期患者手指活动功能状态，对手指康复器进行康复训练模式设计与康复策略的规划。6．搭建实验平台，进行手指康复器的康复训练实验，验证其有效性。本文基于FPA驱动器及其

4、弯曲关节设计了除拇指外的四指手指康复器，并试制样机，摘要通过肌电信号对手指康复器样机实现康复训练实验，实验证明该样机可以较好的实现手指的康复训练。关键词：康复医学，手指康复器，肌电信号，信号分析，分类识别ⅡResearchonFingerRehabilitationDeviceBasedonFlexiblePneumaticActuatorFPAABSTRACTToday’Ssociety,lossofmotioncapacityandtheincidenceofcomplicationsareinrisetrendduetocaraccident

5、s，fracturesandotheraccidentsorstrokeandotherdiseases．Handtraumapatientsneedearlycareandcarefulrehabilitationafteroperation．Inaddition，handrecoverytrainingofpatientswithhemiplegiaandotherdiseaseduetobraindamage，oftenneedthehelpofequipmentforhandrehabilitationtraining．Handrehabi

6、litationdevicebasicallyusearigidmechanicallinkageandthemotordriveatpresent．Therearesomeproblemsonapplicability，compliance，andsecuritydeficiencies．Therefore，researchanddevelopmentoffingerrehabilitationdeviceforpatientrecoverytraininghasavitalroleandsignificance．Inordertodealwit

7、habove—mentionedshortage，anewkindoffingerrehabilitationdevicewasmadebaseonFPAbendingjointsaccordingtoanatomyofhands．Onthisbasis，theEMGsignalwaspulledintoforthecontroloffingerrehabilitationdevice．Themainstudyweredesigningthestructureoffingerrehabilitationdevice，analyzingEMG,des

8、igningsignalclassifierandplanningcontroloffingerrehabilitatio